Pulido electrolítico de acero inoxidable: explicado

I. Principio de funcionamiento

1. La electrólisis utiliza la pieza de pulido como ánodo y un metal insoluble como cátodo. Cuando ambos se sumergen en un baño electroquímico y se aplica corriente continua, se produce una disolución anódica selectiva, dando como resultado una apariencia muy suave y brillante en la superficie del acero inoxidable.

2. La acción electrolítica garantiza que el acero inoxidable tenga un color uniforme por dentro y por fuera, limpio y brillante con un brillo duradero. Forma una película delgada y viscosa sobre la superficie, aumentando la resistencia a la corrosión.

II. Composición de la solución de electrolitos y condiciones del proceso.

1. Ácido fosfórico:

Se disuelve y forma una película protectora de fosfato sobre la superficie del acero inoxidable, evitando la corrosión excesiva. La concentración ideal es de alrededor de 750 ml/l.

(1) Si la concentración es demasiado alta, la resistencia eléctrica del baño aumenta, la viscosidad aumenta, lo que lleva a un voltaje requerido más alto y una nivelación más lenta.

(2) Si la concentración es demasiado baja, provocará una corrosión desigual en la superficie del acero inoxidable debido a una mayor activación y menores tendencias de pasivación.

2. Ácido Sulfúrico:

Como activador mejora la conductividad de la solución, reduce la resistencia, reduciendo así el voltaje del baño, ahorrando energía y aumentando la capacidad de dispersión y eficiencia de la corriente del ánodo. La concentración ideal es 180~210 ml/L.

(1) Si la concentración es demasiado alta, la superficie puede corroerse excesivamente, lo que resulta en una corrosión uniforme y densa.

(2) Si la concentración es demasiado baja, provocará una corrosión grave y desigual.

3. Anhídrido crómico:

Oxidante fuerte, forma una película de pasivación en la superficie para prevenir la corrosión, contribuyendo a una superficie más lisa. La concentración ideal es 50~60g/L.

(1) Si la concentración de anhídrido crómico es demasiado baja, será un desafío lograr una superficie brillante.

(2) Si la concentración es demasiado alta, puede producirse sedimentación bajo una corriente elevada, lo que reduce la eficiencia de la corriente y provoca picaduras y otras formas de corrosión excesiva en la superficie de pulido.

4. Glicerol (glicerina):

Desempeña un papel importante en la inhibición de la corrosión. Reacciona con el ácido fosfórico para formar complejos y derivados metálicos, haciendo que la superficie pulida sea extremadamente brillante y delicada. El glicerol también previene la corrosión química del acero inoxidable en el electrolito.

(1) Si la concentración es demasiado baja a pesar de tener una superficie pulida y brillante, la corrosión puede volverla áspera.

(2) Con mayor concentración, puede superar la aspereza, dando como resultado una superficie pulida brillante y delicada.

(3) Si la concentración es demasiado alta, se puede producir un exceso de espuma, afectando las operaciones y desperdiciando material.

5. Sacarina: Aumenta el brillo.

(1) La sacarina, cuando participa en procesos catódicos, puede adsorberse en superficies metálicas, contribuyendo al brillo y brillo de la superficie pulida.

(2) En los procesos anódicos, la sacarina forma una película de adsorción en la superficie del ánodo, que protege la superficie del acero inoxidable de la erosión electrolítica cuando no hay corriente. Cuando se aplica energía, las líneas eléctricas primero atraviesan la película aislante en las partes elevadas, iniciando la disolución, mientras que las áreas empotradas quedan protegidas eficazmente, lo que resulta en una disolución selectiva para una superficie lisa y brillante.

6. Densidad de corriente:

(1) A bajas densidades de corriente, el metal se encuentra en un estado activado y la superficie pulida se erosiona. Los productos de disolución anódica son mínimos y la disolución química domina la disolución electroquímica, lo que conduce a una suavidad deficiente.

(2) Cuando la densidad de corriente excede el valor apropiado, se produce un intenso desprendimiento de oxígeno, lo que provoca un sobrecalentamiento y una corrosión excesiva en la superficie del metal, lo que provoca una disolución irregular y un mayor consumo de energía eléctrica.

7. Temperatura:

Un aumento moderado de la temperatura puede acelerar el proceso de nivelación y mejorar la eficiencia actual, aumentando así la suavidad y el brillo de la superficie.

(1) Una temperatura demasiado baja aumenta la viscosidad del electrolito, lo que dificulta que los productos de disolución anódica se difundan desde la superficie del metal hacia el electrolito y repongan el ánodo.

(2) Una temperatura demasiado alta aumenta la cantidad de metal disuelto, produciendo vapor y gas en el tanque que desplazan el electrolito de la superficie del metal, lo que paradójicamente ralentiza la velocidad de disolución del metal. La disminución de la viscosidad cerca del electrolito acelera la difusión de los productos de disolución, lo que acelera las velocidades de disolución y afecta la suavidad de la superficie.

III. Preparación de la solución electrolítica.

La solución debe prepararse según el contenido en volumen (% (V)) o ml/L y el contenido en masa (% (w)) o g/L en la fórmula, que diferirá al calcular la dosis.

1. Contenido del volumen

Suponiendo que el volumen de líquido del tanque es de 1000 litros, el cálculo de la dosis y los pasos de preparación son los siguientes.

El. Dosis de ácido fosfórico: XmL/L×1000L=XL. Mida y agregue ácido fosfórico XL al tanque.

B. Dosis de ácido sulfúrico: XmL/L×1000L=XL. Mida y agregue gradualmente ácido sulfúrico XL al ácido fosfórico mientras revuelve.

w. Dosis de agua: XmL/L×1000L=XL. Colóquelo en un recipiente aparte.

d. Dosis de anhídrido crómico: XmL/L×1000L=XL. Agregue anhídrido crómico pesado al agua y revuelva hasta que se disuelva en una solución de ácido crómico.

Es. Agregue gradualmente la solución de ácido crómico a la solución de ácido fosfórico-sulfúrico, revolviendo hasta que quede uniforme. La solución aparecerá amarilla.

F. (1) Dosis de gelatina: Xg/L×1000L=Xkg. Revuelva la gelatina espesa en agua caliente hasta que quede suave, luego agréguela lentamente en pequeños lotes a la solución de ácido fosfórico-sulfúrico. Esto iniciará una fuerte reacción de reducción y el electrolito se volverá amarillo verdoso.

(2) Agregue gradualmente la cantidad calculada de glicerina al tanque mientras revuelve. Esto también iniciará una fuerte reacción de reducción y producirá un exceso de espuma. Para evitar que la solución se desborde debido a la espuma, tenga especial cuidado al agregar glicerina. La solución también se volverá de color verde amarillento. Dejar enfriar sin tocar.

2. Contenido masivo

El. Mida la gravedad específica de los ácidos fosfórico y sulfúrico utilizados, suponiendo que la densidad medida del ácido fosfórico d1 = 1,7 g/ml, la densidad del ácido sulfúrico d2 = 1,8 g/ml.

B. Entonces, de las tablas de datos químicos de la densidad relativa de cada ácido, se puede ver que: en 100 g de solución ácida, el contenido de ácido fosfórico P1 = 86,25 g, el contenido de ácido sulfúrico P2 = 88 g.

w. Calcule el volumen requerido de ácido fosfórico V1 y ácido sulfúrico V2.

V=xdo×1000/pd (L)

Donde x es el porcentaje en masa del ácido en la fórmula; lo que se hace es la densidad de la solución, tome el valor promedio = 1,65 g/mL

d. Volumen de agua = 1000-V1-V2

Es. Dosificación de anhídrido crómico.

Como el anhídrido crómico es un ácido sólido, la masa requerida se calcula mediante la fórmula xd0×1000/100 (Kg).

F. Agregue la cantidad calculada de anhídrido crómico al agua requerida y revuelva hasta que se disuelva.

gramo. Agregue la cantidad calculada de ácido fosfórico a la solución de anhídrido crómico y revuelva hasta que quede uniforme.

h. Agregue gradualmente la cantidad calculada de ácido sulfúrico a la solución del paso g mientras agita.

3. Medición de la densidad relativa de la solución:

Después de que la solución preparada se haya enfriado a temperatura ambiente, mida su densidad relativa con un hidrómetro.

1. Si la densidad relativa excede 1,7, agregue una cantidad adecuada de agua al electrolito, diluyéndolo hasta que la densidad relativa esté en el rango de 1,6 a 1,7.

2. Si la densidad relativa está entre 1,6 y 1,7 pero el volumen de electrolito es insuficiente, reponga la cantidad requerida de ácido fosfórico, ácido sulfúrico y anhídrido crómico según la falta de volumen.

3. Si la densidad relativa es inferior a 1,6 y el volumen ya es suficiente o se excede ligeramente, calentar el electrolito a 80°C y evaporar la humedad hasta que la densidad relativa alcance el rango de 1,6 a 1,7.

4. Tratamiento electrolítico: colgar una placa de plomo en el cátodo y una placa de acero inoxidable en el ánodo. A una temperatura de 70 a 80°C, aplicar una densidad de corriente de 60 a 80A/dm² con una duración calculada en 40Ah/L.

Luego comience la producción de prueba. Si aparece corrosión por picaduras en la superficie de la pieza de trabajo o el brillo de la superficie no es satisfactorio, la adición de anhídrido crómico, gelatina y glicerina puede aumentar rápidamente el contenido de cromo hexavalente y cromo trivalente en el electrolito hasta los niveles requeridos.

El tratamiento electrolítico puede hacer que el electrolito se vuelva ligeramente verde, lo que indica que una cierta cantidad de iones de níquel y cromo se han disuelto en el electrolito, lo que permite una producción experimental exitosa.

4. Requisitos de proceso y mantenimiento de electrolitos:

1. El acero inoxidable debe desengrasarse completamente antes de la electrólisis para evitar la contaminación del baño con aceite.

2. La densidad relativa de la solución debe medirse periódicamente durante el uso y ajustarse inmediatamente.

3. Los elementos metálicos de hierro, cromo y níquel del acero inoxidable se disuelven en el electrolito durante el proceso de electrólisis. Una vez acumulados hasta cierto punto, aumentan la viscosidad y la resistencia de la solución, lo que da como resultado una superficie opaca en el acero inoxidable.

Puedes elegir entre dos métodos:

• Diluya la solución con una cantidad adecuada de agua para reducir la acidez. Las impurezas como el hierro, el cromo y el níquel pueden formar fosfatos localizados y precipitar. Retire los sedimentos del fondo del baño, caliente y evapore el agua para restaurar la densidad relativa original.
• Reemplazar parte de la solución, conservando preferiblemente el 20% de la solución antigua y complementando con el 80% de la solución nueva.

4. Limpieza de las placas de plomo del cátodo: Durante la electrólisis, la superficie de la placa de plomo del cátodo acumula una gruesa capa de impurezas, como hierro y níquel, dificultando la conductividad de la superficie del cátodo y reduciendo la corriente. Esto perjudica la densidad de corriente del ánodo y afecta seriamente la calidad de la electrólisis. Es fundamental eliminar estos depósitos a tiempo para mantener la fluidez del circuito.

5. Relación de área cátodo-ánodo: El área del cátodo se mantiene entre 1/2 y 1/3,5 del área del ánodo para inhibir el aumento de cromo trivalente. El exceso de cromo trivalente se oxida a cromo hexavalente en la superficie del ánodo. Un exceso de cromo trivalente puede provocar envejecimiento electrolítico.

6. Espaciado entre electrodos:

• Una gran distancia aumenta la resistencia, el consumo de energía y puede provocar el calentamiento de la solución, afectando la calidad de la electrólisis.
• Una distancia pequeña puede provocar un cortocircuito y oscurecimiento del producto. La distancia ideal entre cátodo y ánodo es de 100 a 300 mm.

7. Corte del suministro eléctrico al entrar y salir del tanque: Se debe cortar el suministro eléctrico al momento de colocar o sacar las piezas de trabajo del tanque. No es aconsejable transportar o retirar accesorios con electricidad, ya que esto puede provocar chispas eléctricas, provocar electrólisis y potencialmente encender una mezcla de gas hidrógeno y oxígeno agrupada en la superficie del tanque.

8. Controle la densidad de corriente del ánodo adecuada: La densidad de corriente del ánodo es proporcional a la disolución del metal. Elegir la densidad de corriente del ánodo correcta y controlarla dentro de un cierto rango de potencial del ánodo es esencial para una buena calidad de la electrólisis.

• Si la densidad de corriente del ánodo es demasiado baja, se produce la disolución general del ánodo en la superficie de la pieza sin ningún efecto.
• B. Si la densidad de corriente del ánodo es demasiado alta, la membrana se perfora, el oxígeno se libera rápidamente en forma gaseosa, se produce un sobrecalentamiento de la superficie, se intensifica la hinchazón del electrolito, la membrana se arruina, ya no existe y se produce corrosión electroquímica.

9. Controlar la temperatura del baño:

• La temperatura debe mantenerse dentro del rango de proceso prescrito para mantener la tasa de taponamiento normal, reducir la viscosidad del electrolito, disminuir el espesor de la membrana del ánodo, acelerar la difusión de los productos de disolución del ánodo, acelerar la convección de la solución, facilitar el desprendimiento de las burbujas de gas atrapadas en el ánodo y evitar manchas o manchas. de que ocurra.
• Si la temperatura es demasiado alta, puede provocar que la solución se sobrecaliente, acelerando la conversión de cromo hexavalente en cromo trivalente (Cr 6+ +3e→Cr 3+), lo que puede provocar corrosión de la superficie.
• Si la temperatura es demasiado baja, puede aumentar la viscosidad de la solución y el espesor de la membrana de la superficie del ánodo, inhibir la difusión de los productos de disolución del ánodo y reducir significativamente el efecto de nivelación.

10. Proporción óptima de cromo hexavalente y cromo trivalente: La solución debe mantener un color verde amarillento durante el proceso de producción.

• Si el color es predominantemente amarillo, indica que el electrolito contiene un exceso de Cr 6+. Agregue una cantidad adecuada de gelatina o glicerina para reducir parcialmente el cromo hexavalente a cromo trivalente, o use un cátodo grande y un ánodo pequeño para la electrólisis para generar cromo trivalente.
• Si el color es verde oscuro, significa que el electrolito contiene un exceso de Cr 3+. Disuelva una cantidad proporcional de anhídrido crómico en agua y agréguelo a la solución, o use un ánodo grande y un cátodo pequeño para la electrólisis para convertir parcialmente el cromo trivalente en cromo hexavalente, lo que también puede mejorar la calidad de la solución.

5. Flujo del proceso de Medical Device Co., Ltd.

(1) Utilizando el método de activación química, el acero inoxidable se graba ligeramente antes de la electrólisis para eliminar la película pasiva y activar la superficie del metal.

Después de un grabado suave, no se debe dejar en el aire durante mucho tiempo, se debe limpiar, secar y transferir inmediatamente a electrólisis.

Proceso de grabado suave: Ácido sulfúrico: 3% ~ 5% Temperatura: Temperatura ambiente Duración: 0,5 ~ 1 min

(2) Componentes y condiciones de trabajo de la solución electrolítica.

• Ácido fosfórico (H3PO4,85%) (d=1,65) (60%~70%) (óptimo: 70%)
• Ácido sulfúrico (H2SO4,98%) (d=1,84) (8%~15%) (óptimo: 12%)
• Anhídrido crómico (CrO3) (5%~15%) (óptimo: 12%)
• Glicerol o gelatina – 12% (8g/L)
• Agua – Cantidad restante
• Temperatura (°C) – (50~100) (Óptima: 50~70)
• Voltaje (V) – 10~20
• Densidad de corriente del ánodo A/d㎡ – (10~55) (ideal: 15~30)
• Densidad relativa de la solución (g/cm 3) – 1,6~1,7
• Duración (min): 30~45 (según el tamaño de la pieza)
• Relación de superficie de cátodo a ánodo – (1～1,5):1
• Material del cátodo: plomo

4. Análisis de problemas comunes en el pulido electrolítico de acero inoxidable.

1 . Marcas en la superficie de la pieza de trabajo.

La causa principal es la distribución desigual de la densidad de corriente. Hay varios factores que influyen en esta distribución desigual, entre ellos:

1. Densidad de corriente inconsistente causada por la estructura del dispositivo. Puede ser útil modificar la estructura del dispositivo para garantizar un contacto equilibrado y uniforme con la pieza de trabajo. Lo ideal sería aumentar la zona de contacto entre el accesorio y la pieza, garantizando al mismo tiempo la calidad del accesorio.

2. La gravedad específica del fluido de pulido electrolítico cae o excede el valor máximo. Si excede el rango de gravedad específica requerido, la superficie de la pieza estará sujeta a marcado. La gravedad específica ideal para el fluido electrolítico es 1,72.

3. Las altas temperaturas pueden aumentar la conductividad del fluido electrolítico y mejorar el brillo de la superficie de la pieza de trabajo. Sin embargo, esto también puede provocar una distribución desigual de la densidad de corriente, lo que da lugar a marcas.

4. Las piezas reelaboradas tienden a desarrollar marcas durante la segunda ronda de electropulido. Para evitarlo, se debe reducir la duración y la corriente de la segunda ronda de pulido.

5. El escape de gas inadecuado se debe principalmente al ángulo inadecuado del accesorio sobre la pieza de trabajo. La dirección de los agujeros en la pieza debe ser hacia arriba y el ángulo de sujeción debe ajustarse para permitir una fácil dispersión del gas durante el pulido electrolítico.

6. El tiempo prolongado de electropulido puede causar marcas debido a una corrosión excesiva. El pulido electrolítico es un proceso de nivelación microscópica. Cuando la superficie de la pieza alcanza un nivel microscópico de brillo y suavidad, se detiene la oxidación en la superficie de la pieza. Si la electrólisis continúa, se producirá una corrosión excesiva que provocará marcas.

7. La corriente alta puede provocar manchas de corrosión. Si la corriente que pasa a través de la pieza durante el pulido electrolítico es demasiado alta, la tasa de disolución de la superficie de la pieza excede la tasa de oxidación, lo que resulta en corrosión y picaduras excesivas.

dos . Quemaduras superficiales en la pieza de trabajo.

Varios factores pueden provocar este defecto:

1. Si la pieza no se coloca correctamente en el accesorio antes del electropulido, puede aflojarse y tambalearse durante el proceso. Esta holgura puede provocar un mal contacto con el dispositivo o un contacto directo con el cátodo del dispositivo, provocando un cortocircuito y posteriores quemaduras.

2. Si el operador no realiza una prueba de cortocircuito en el accesorio después de ensamblar la pieza y procede directamente al electropulido, puede ocurrir un cortocircuito. Sin realizar pruebas, no se sabe si la pieza ensamblada está en contacto con el cátodo. Si se produce contacto, la pieza puede quemarse.

3. Pueden surgir problemas de reparación después de un uso prolongado, especialmente cuando el accesorio entra en contacto directo con la pieza. Si los puntos de contacto del dispositivo se vuelven desiguales, la densidad de corriente soportada por la superficie de contacto de la pieza durante la electrificación puede variar, provocando quemaduras en áreas con mayor densidad de corriente.

3. Blanqueamiento, oscurecimiento y coloración amarillenta de la superficie de las piezas.

1. Blanqueamiento de superficies: La principal causa del blanqueo de superficies de piezas son las operaciones posteriores, especialmente durante el proceso de horneado en horno. Si la temperatura dentro del horno es demasiado alta y la humedad del aire y de la superficie de la pieza no se puede expulsar eficazmente, surge el problema. Para mitigar esta situación, la temperatura del horno debe controlarse en torno a 80±2°C, siendo preferible utilizar un horno con un buen sistema de circulación de gas.

2. Oscurecimiento de la superficie: este fenómeno indeseable ocurre principalmente cuando la pieza entra en contacto con el dispositivo y se debe predominantemente al propio dispositivo. Una vez finalizado el pulido electrolítico de la pieza anterior, se debe retirar la pieza de la fijación en ácido nítrico diluido al 10%. Después de retirar la pieza, se debe limpiar a fondo el accesorio con agua antes de pasar a la siguiente pieza.

3. Amarillamiento de la superficie: Este problema aparece principalmente donde la pieza entra en contacto con el accesorio. Cuando el área de contacto entre la pieza de trabajo y el ánodo accesorio es relativamente pequeña, el punto de contacto puede generar altas temperaturas y calor durante el pulido electrolítico. Dado que el área de contacto no está en contacto con el electrolito para enfriar, pueden producirse quemaduras leves que provoquen un color amarillento. La solución a este problema pasa principalmente por mejoras razonables en los puntos de contacto accesorios o el ajuste de los parámetros de electropulido.

4. Marcas negras y quemadas en la pieza de trabajo.

La formación de estas marcas se debe a la alta corriente requerida por la parte electrolítica, que supera la corriente máxima que puede soportar el colgador. Las soluciones incluyen:

1. Elegir un material con mejor conductividad para el colgador:

Generalmente, la conductividad del cobre es más de 20 veces mayor que la del titanio, por lo que los brackets de cobre tienen una conductividad más fuerte que los brackets de titanio y es menos probable que formen marcas. Se puede utilizar bronce fosforado, ya que tiene buena elasticidad y dureza. Sin embargo, también hay que considerar la vida útil del colgador y su resistencia a la corrosión, donde destaca el titanio.

2. Incrementar el número de puntos de suspensión:

Primero, determine el estado de los puntos de suspensión después de la electrólisis. Si en las condiciones actuales sólo se forman pequeñas marcas, aumentar el número de puntos de suspensión puede resolver el problema.

3. Reducir el voltaje adecuadamente:

Los voltajes más altos aceleran el proceso de emisión de luz, lo que puede reducir el tiempo de electrólisis y aumentar la eficiencia de la producción. Por esta razón, las fábricas generalmente funcionan con voltajes ligeramente superiores a los normales. Sin embargo, si la tensión establecida es demasiado alta, puede exceder la carga máxima del cable suspendido y crear marcas.

4. Disminuir o controlar la temperatura del electrolito:

Cuando la temperatura del electrolito es alta, la conductividad del soporte disminuye significativamente y la corriente requerida por la pieza aumenta dramáticamente. Esto puede sobrecargar la percha y crear marcas. En este caso, bajar la temperatura del electrolito puede resolver el problema. Si la temperatura excede los 80 grados y se forman rayas, se puede construir un canal de enfriamiento alrededor del tanque de electrolito, con agua circulante enfriando continuamente el electrolito.

5. Análisis de otras causas de defectos de pulido.

Defectos de pulido	Razones:	Solución:
Presencia de manchas o pequeñas manchas en la superficie.	Presencia de marcas de aceite u óxido en la superficie.	Limpiar a fondo para eliminar el aceite y el óxido.
Corrosión excesiva en los bordes y extremos de la pieza de trabajo.	Corriente excesiva, temperatura alta o duración prolongada.	Ajuste los parámetros correspondientes.
Rayas blancas en la superficie de la pieza de trabajo.	Solución electrolítica densa	Diluir con agua hasta una densidad de 1,72.
Calidad variable de piezas de trabajo de la misma ranura.	Demasiadas piezas de trabajo o interferencia mutua	Reducir el número de piezas de trabajo o modificar accesorios.
Exceso de espuma en la superficie del electrolito.	parte sucia	Asegúrese de que la pieza de trabajo esté completamente limpia.
Superficie opaca con manchas blancas.	Alto contenido de anhídrido crómico	Considere el uso de una solución electrolítica respetuosa con el medio ambiente.
Costos de electricidad exorbitantes	Alta densidad de corriente	Considere el uso de una solución electrolítica respetuosa con el medio ambiente.
Chispas observadas durante la electrólisis.	Mal contacto entre el accesorio y la pieza de trabajo	Cambia accesorios y aumenta los puntos de contacto.